探討公路舊橋的維修加固方法
2015-06-03
橋梁的加固維修技術是最近興起的一門新技術,為了指導橋梁加固技術的應用，需提出一整套完整的實用性公路橋梁檢測、評定與加固成套的技術規(guī)范，為我國公路危舊橋的改造提供技術支持，確保危舊橋的改造工作科學合理、經濟安全,使得橋梁加固做到“有法可依”。
1 舊橋加固的常用方法
1.1 塞縫灌漿
塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥（砂）漿、環(huán)氧樹脂（砂）漿，通過噴漿機按一定壓力灌入結構物縫隙內，起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結構整體強度的作用。裂縫在橋梁病害中較為普遍，產生裂縫的原因很多，也很復雜。結構物一旦出現裂縫，其受力截面發(fā)生應力重分布，也就意味著受力有效截面變小，結構應力增大，承載能力降低。塞縫灌漿是用膠結材料把結構的裂縫填滿，使力的作用、傳遞盡可能恢復到原來狀態(tài)。塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結構裂縫，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹脂漿、環(huán)氧樹脂砂漿等，具體采用哪一種，應視實際情況而定。通常水泥（砂）漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫，由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂，采用水泥（砂）漿造價低、效果好。環(huán)氧樹脂漿一般用于鋼筋砼結構物，因為鋼筋砼構件產生的裂縫較小，易灌滿，粘結性好；環(huán)氧樹脂砂漿多用于橋面鋪裝裂縫。塞縫灌漿的通常做法是：先用1∶1水泥砂漿勾縫，勾縫時須預留直徑約6～8mm的灌漿孔，孔距視裂縫寬度而定，縫寬處孔距為0.6～1.0m，縫小處孔距為0.4～0.6m，待勾縫砂漿達到一定強度后即可灌漿。鋼筋砼梁的裂縫較小，用環(huán)氧樹脂勾縫，凡大于0.2mm的裂縫都要留孔灌漿，孔距一般為0.25～0.30m，灌漿方法與灌水泥漿大致相同。在公路老橋加固中，塞縫灌漿是綜合處治的方法之一，用得比較普遍，通過試載及使用觀察，處理效果較好。
1.2 上部結構加固
上部結構加固改建在調查研究老橋具體情況的基礎上，經過技術、經濟比較，采用充分利用原橋進行拼寬，利用橋臺將拱式結構改為板式結構的加固方法，使其滿足超限運輸的要求。
1.2.1 對驗算不能滿足超限運輸要求的老橋，經技術經濟比較后，按實際通過的超限運輸荷載設計拼寬橋梁，以確保超限運輸安全。確定處理方案時應考慮與原橋協(xié)調，拼寬部分的橋臺高度、跨徑、矢跨比等均與老橋相同，荷載按超重車考慮。
1.2.2 對于小跨徑石拱橋，由于拱圈厚度不能滿足超限運輸要求，或因地基較差發(fā)生不均勻沉降，致使拱圈開裂，降低承載能力，可采用此辦法。采用上述兩種方法維修加固的橋梁，通過試載及重車通行，經觀察加固效果較好。
1.3 橋臺特別是高度較大的橋臺，受行車荷載和土壓力作用，常見病害有橋臺開裂、凸肚，翼墻外崩、開裂、錯位等。對于跨徑較小，水流不大的石拱橋，采用在橋跨內加鋼筋砼框架進行加固。由于橋臺太高，且位于長距離的高路堤縱坡上，在行車和土壓力的共同作用下，使兩岸橋臺和拱腳開裂。
1.3.1 對于尚在維持正常交通運輸的橋梁，其臺背填土破壞棱體引起的主動土壓力由原橋臺承擔，框架結構僅承受在破壞棱體范圍內布置超重車所引起的主動土壓力。在后來的應用中，取消了鋼筋砼立柱，僅在橋臺上鑿出牛腿的位置，將橫系梁、支撐梁、牛腿一起現澆成平面支撐框架，這不僅減少了工作量，而且施工方便。采用這種方法加固的橋涵，經多次實地觀察，處理效果良好。
1.3.2 橋梁基礎特別是天然地基上的淺基礎，由于埋置深度較淺，易受河水沖刷而淘空。受河水改道沖刷橋梁引道，導致橋臺基礎沖空，引道被毀。橋梁地基局部軟弱，致使橋臺發(fā)生不均勻沉降，引起橋臺開裂等。針對以上病害，我們采取對河床用漿砌片石進行鋪砌，上游河床設置丁壩，打木樁擴大橋臺基礎等方法進行加固。
采用擴大基礎進行加固的具體做法：挖除橋臺前的淤泥，深度與原基礎高度相同；在基底打入4m長的木樁，木樁按梅花型布置；在木樁頂鋪墊25cm厚的碎石；澆筑C20號砼基礎，新舊基礎間采用錨固鋼筋聯(lián)系，使其共同受力。
1.4 橋面鋪裝層的加固
1.4.1 重視橋面鋪裝上層的設計和選材
如果沿用傳統(tǒng)的路用瀝青砼的材料設計方法，鋪裝上層總是處于不利的受力狀態(tài)，承受著較大的反復拉應力，往往在橋面板的加勁部件（直腹板、橫隔板）的頂部產生開裂，導致鋪裝上層出現早期破壞，這也與實際橋面鋪裝層的損壞情況基本吻合，重視橋面鋪裝上層的設計和選材使其具有良好的變形能力以抵抗疲勞開裂，對預防鋪裝層的早期損壞具有重要的意義。所以，對于橋面鋪裝體系來說，需要采用性能更加優(yōu)良的復合改性瀝青，根據鋪裝上、下層的不同功能和受力狀態(tài)研究選擇合理的瀝青混合料組成，并進一步解決鋪裝層與橋面板的粘結穩(wěn)定性等問題。
1.4.2 材料、結構和施工這三個要素中，材料是最為活躍的因素
因為決定瀝青混合料力學性能的原材料以及混合料的組成結構具有很大的選擇性，鋪裝層的模量比取決于材料的組成設計。因此，在滿足鋪裝層路用性能的前提下，為了達到減小鋪裝層的拉應力和剪切應力的目的，要充分發(fā)揮材料組成設計的作用，設計出能適應橋面鋪裝層受力特性和防水要求的嵌擠密實型瀝青混合料。研究表明，在砼橋的鋪裝中使用增強纖維瀝青砼具有較好的效果且經濟，能增強鋪裝層瀝青砼的柔韌性，改善鋪裝層的受力狀態(tài)，防止橋面鋪裝層出現開
2加固方案選擇與效果評價
2.1加固方案與諸多因素有關，常考慮的主要因素:橋梁結構型式；位地形、水文、自然狀況；橋梁現狀分析研究結論；施工技術水平；能否封閉交通；預期加固效果；資金投入量等。
合理的加固方案是將上述加固方法優(yōu)化組合，體現出加固效果及經濟效益。應注意以下兩點：不同的加固方法有對應的設計計算方法；加固后的橋梁結構承載能力提高幅度受原結構的制約,如原結構配筋率、截面尺寸等，不可能無限制地提高承載能力。
2.2橋梁加固應在不斷總結經驗和技術進步的基礎上形成專門規(guī)范，同時要重視對加固后的橋梁進行檢測和觀察，以確定加固的效果。橋梁加固后的上部結構通常是用靜載或動載試驗,將試驗結果與加固設計的計算結果進行對比，來判斷橋梁加固成功與否。但對下部結構而言，不方便進行荷載試驗，通過其頻率變化來定量評估橋墩的加固效果。
3結束語
公路老橋的維修加固同樣屬于橋梁建設工程，不能重建輕養(yǎng)，老橋的加固往往比新建還難，因為老橋的維修加固，沒有現成的規(guī)范，更沒有可供使用的標準圖集，橋梁的病害又錯綜復雜，病害原因難以確定。因此，應充分重視公路老橋的管理工作，加大資金投入，使其保持良好的工作狀態(tài)，確保公路運輸的安全。
